制造复合材料部件的方法多种多样。有些方法借鉴自其他行业（例如注塑成型借鉴自塑料行业），但许多方法是为了应对纤维增强聚合物在设计或制造过程中面临的特定挑战而开发的。因此，为特定部件选择制造方法将取决于材料、部件设计以及最终用途或应用。

复合材料的制造工艺通常涉及某种形式的成型，以塑造树脂和增强材料。在固化前和固化过程中，需要模具来赋予未成型的树脂/纤维组合其形状。

热固性复合材料最基本的制造方法是手工铺层，通常包括将称为“层”的干织物或预浸料（预先浸渍树脂的织物）手工放置在模具上，形成层压板堆叠。铺层完成后，将树脂施加到干层上（例如通过树脂灌注）。在一种称为湿铺层的变体中，每层放置后都会涂覆树脂并进行脱泡（压实）。虽然可以通过手工使用滚筒进行脱泡，但如今大多数制造商采用真空袋成型技术，该技术涉及在铺层上放置塑料薄膜材料，将其在模具边缘密封，添加一个或多个用于空气软管的接口，然后使用真空泵从薄膜与铺层之间的空间中抽出空气。脱泡不仅能压实铺层，还能去除树脂基体中夹带的空气，否则这些空气会在层压板中形成不希望出现的空隙（气泡），从而削弱复合材料的强度。

有多种固化方法可供选择。最基础的方法是让树脂（预先混合了催化剂或硬化剂）在室温下自然固化。然而，也可以通过加热（通常使用烤箱）和加压（通常通过真空）来加速固化过程。对于后者，需将带有透气装置的真空袋覆盖在铺层上并固定在模具上（与脱泡工艺类似），然后在固化开始前抽真空。这里的真空袋工艺进一步压实了材料层，并显著减少了基体在化学固化阶段因排气而产生的空隙。

2014年11月，环球机械制造公司（美国华盛顿州塔科马）对其第二代RapidClave系统进行了试运行，这是一种混合式无热压罐成型工艺。该工艺成功在6分钟的周期内成型了单向碳纤维/环氧预浸料（6-8层，0°/90°铺层）部件，这在热固性复合材料领域尚属首次，也是汽车行业向量产预期迈出的巨大一步。

压力。许多高性能热固性零件在固化过程中需要加热和高压处理——这些条件要求使用热压罐。一般而言，热压罐的购置和运行成本都很高。配备热压罐的制造商通常会同时固化多个零件。计算机系统监测并控制热压罐的温度、压力、真空及惰性气体环境，这使得固化过程可以实现无人值守和/或远程监控，从而最大限度地提高该技术的使用效率。

加热。当固化需要加热时，零件温度会以小幅度“逐步升高”，在树脂体系规定的特定时间内保持在固化温度，然后“逐步降低”至室温，以避免因不均匀的膨胀和收缩导致零件变形或翘曲。当这一固化循环完成且部件脱模后，部分零件会进行二次自由态后固化，在此过程中，它们会在高于初始固化温度的特定温度下保持一段时间，以提高化学交联密度。

替代固化方法。电子束(E-beam)固化作为一种高效的固化方法，已被用于薄层压板的固化研究。在电子束固化过程中，复合材料层压件会暴露在电子流中，这些电子流提供电离辐射，从而引发辐射敏感树脂的聚合和交联反应。X射线和微波固化技术的工作原理与此类似。第四种替代方法是紫外线(UV)固化，该方法利用紫外线辐射激活添加到热固性树脂中的光引发剂，光引发剂被激活后会引发交联反应。紫外线固化需要使用透光树脂和增强材料。

固化监测。一种新兴技术是直接监测固化过程本身。介电固化监测仪通过测量离子的导电性来评估固化程度—离子是树脂中固有的、微小的、带电的、相对不重要的杂质。离子倾向于向极性相反的电极迁移，但迁移速度受到树脂粘度的限制—粘度越高，迁移速度越慢。在固化过程中，随着交联反应的进行，树脂粘度会增加。其他方法包括监测树脂内的偶极子、监测交联反应产生的微电压、监测聚合物固化过程中的放热反应，以及潜在地利用光纤技术进行红外监测。

无热压罐(OOA)固化是高性能复合材料零领域一个引人注目的现象，正日益受到业界关注。热压罐系统的高成本和尺寸限制促使许多加工商，尤其是航空航天领域的加工商，寻求仅需在烘箱中通过加热即可固化的OOA树脂（与热压罐相比，烘箱的资本投入更低、运营成本也更低，尤其适用于大型零件），或室温固化的树脂。Cytec-氰特（现为Solvay-索尔维）推出了首款OOA树脂，这是一种专为航空航天应用设计的环氧树脂。 OOA模具环氧树脂和胶粘剂也正陆续进入市场。

开放式成型

单面模具的开放式接触成型是一种低成本、常见的玻璃纤维复合材料产品制造工艺。通常用于制造船体和甲板、房车部件、卡车驾驶室和挡泥板、SPA浴缸、浴缸、淋浴间以及其他相对较大、结构不复杂的形状，开放式成型涉及手工铺层或半自动替代工艺——喷射成型。

在开放式喷射成型应用中，首先需对模具进行脱模处理。如果使用胶衣，通常在施加脱模剂后将其喷涂到模具中。胶衣固化后，模具即可开始制造。在喷射成型过程中，催化剂树脂（粘度为500-1,000 cps）和玻璃纤维通过切丝枪喷入模具，切丝枪将连续纤维切成短纤维，然后将短纤维直接吹入喷射的树脂流中，使两种材料同时施加。为了减少挥发性有机化合物（VOCs），活塞泵驱动的非雾化喷枪和流体冲击式喷头以低压方式喷出较大液滴的胶衣，待胶衣固化后，再喷出树脂。另一种选择是辊涂浸渍机，它将树脂泵入类似油漆滚筒的辊筒中。

在喷射成型工艺的最后阶段，工人会用滚筒手工压实层压板。随后可能会添加木材、泡沫或其他芯材，第二层喷射层会将芯材嵌入层压板的表皮之间。然后对零件进行固化、冷却并从通常可重复使用的模具中取出。

手工铺层和喷射成型方法常结合使用以减少人工。例如，首先可能在高应力区域放置织物；然后，使用喷枪喷射短切玻璃纤维和树脂来构建其余的层压板。在这两种工艺中，层压板层之间都可插入巴尔沙木或泡沫芯材。喷射成型的典型玻璃纤维体积含量为15%，手工铺层为25%。

喷射成型工艺，曾是一种非常普遍的制造方法，如今已开始失宠。美国联邦法规及欧盟类似规则已规定了对挥发性有机化合物（VOCs）和有害空气污染物（HAPs-hazardous air pollutants）的工人接触限值及环境排放限值。作为热固性树脂中最常用的稀释单体，苯乙烯同时被列入这两类物质清单。由于在喷射成型工艺中控制苯乙烯的工人接触及排放既困难又昂贵，许多复合材料制造商已转向闭模灌注工艺，这种工艺能更好地控制和管理苯乙烯。

尽管通过手工铺层的开放式成型正在被更快、技术更精确的方法所取代（如下文所述），但它在受损部件的修复中仍被广泛使用，包括由其他常用材料（如钢和混凝土）制成的部件。

树脂灌注工艺

对更快生产速度的日益增长的需求促使行业用替代制造工艺取代手工铺层，并鼓励制造商尽可能实现这些工艺的自动化。

一种常见的替代方法是树脂传递模塑(RTM-resin transfer molding)，有时也被称为液体模塑。RTM是一种相对简单的工艺：首先使用由金属或复合材料制成的两半匹配闭合模具。将干增强材料（通常是预成型件）放入模具中，然后闭合模具。树脂和催化剂在分配设备中计量并混合，随后通过注射口在低至中等压力下泵入模具，沿着预成型件中预先设计的路径流动。在RTM应用中，尤其是对于厚壁零件，通常使用极低粘度的树脂，以确保在固化开始前树脂能快速且充分地渗透预成型件。根据特定应用的需要，模具和树脂均可进行预热。

RTM(树脂传递模塑)无需使用热压罐即可生产高质量部零件。然而，当部件固化并脱模后，若用于高温应用，通常需要进行后固化处理。

大多数RTM应用采用双组分环氧树脂配方。这两组分在注入前混合。双马来酰亚胺和聚酰亚胺树脂也提供RTM配方。

Light RTM是一种日益普及的RTM变体。在 Light RTM 中，较低的注射压力配合真空环境，使得可以使用成本更低、重量更轻的两半式模具，或非常轻便的柔性上模。

RTM工艺的优势令人印象深刻。通常，RTM所使用的干态预成型件和树脂比预浸料材料成本更低，且可在室温下储存。该工艺能够生产出接近净成形的厚壁部零件，从而省去了大部分后续加工工序。此外，它还能制造出尺寸精确、表面细节丰富的复杂零件。与通常只能生产出具有A面（成品面）和B面（非成品面）的曲面但平面零件的开放式成型技术不同，RTM工艺能够在复杂三维零件的所有外露表面上实现所需的美观表面效果。在模具闭合前，也可以将嵌件放入预成型件中，使RTM工艺能够容纳芯材，并将“模内成型”的接头和其他硬件集成到零件结构中。此外，RTM零件的孔隙率较低，通常≤2%。最后，RTM显著缩短了周期时间，并可适应作为自动化、可重复制造工艺中的一个阶段，以实现更高的效率，将周期时间从手工铺层通常需要的数天缩短至数小时—甚至数分钟。

RTM工艺的一种最新变体——高压RTM(HP-RTM)

正因其在快速生产汽车零部件方面的潜力而备受关注。HP-RTM通常被设计成一个完全自动化的系统，包含模具穿梭装置。其利用快速固化树脂快速填充装有预成型件的模具的能力，展现出高产量生产的前景。HP-RTM仍包含纤维预成型件、闭合模具、压机和树脂注射系统，但后者的树脂注射系统现在是一种冲击混合头，类似于20世纪60年代首次为聚氨酯(PU)泡沫应用开发的那种。事实上，聚氨酯(PU)和反应注射成型(RIM，见下一项)工艺的计量/混合/注射设备供应商是HP-RTM的早期开发者，其中包括KraussMaffei Technologies GmbH(德国慕尼黑)、Hennecke Inc.(德国圣奥古斯丁)、Frimo Inc.(德国洛特)以及Cannon USA Inc.和Cannon SpA(美国宾夕法尼亚州克兰贝里镇和意大利博罗梅奥)。

大批量模制复杂零件：树脂传递模塑(RTM)的一种变体——高压树脂传递模塑(HP-RTM)，已应用于大型集成碳纤维增强塑料(CFRP)汽车零部件的批量生产，例如这款宝马（德国沃尔夫斯堡）i8跑车的侧框架

与RTM不同，RTM是在高压下将树脂和催化剂预先混合后注入模具，而反应注射模塑(RIM- reaction injection molding)则是将快速固化树脂和催化剂通过两条独立的流道注入模具。混合及随后的化学反应发生在模具内，而非在分配头内。汽车行业的供应商已将结构反应注射模塑(SRIM-structural RIM)与快速预成型方法相结合，用于制造无需A级表面处理的结构件。可编程机器人已成为将短切玻璃纤维与粘合剂混合物喷涂到配备真空的预成型筛网或模具上的常用手段。机器人喷涂工艺可定向控制纤维取向。相关技术—干纤维铺放，将缝合预成型件与树脂传递模塑(RTM)相结合。纤维体积含量最高可达68%，自动化控制确保低孔隙率和预成型件的一致性，无需修边。

真空辅助树脂传递模塑(VARTM- Vacuum-assisted resin transfer molding)是指一系列相关的工艺，代表了一种发展最快的模塑技术。VARTM型工艺与RTM的主要区别在于，VARTM仅通过真空将树脂吸入预成型体，而非在压力下泵入树脂。VARTM不需要高温或高压。因此，VARTM采用低成本模具，能够以低成本一次性生产大型、复杂的零件。

真空灌注在造船业得到了广泛应用，因为它允许制造商一次性灌注整个船体、甲板结构和平面轮廓零件。但航空航天结构，另一类通常也是大型零件，也正在采用真空灌注工艺进行开发。

在VARTM工艺中，纤维增强材料被放置在单面模具中，顶部覆盖一层覆盖物（通常是塑料真空袋膜），以形成真空密封。树脂通常通过战略性布置的进料口和进料管进入结构，这些进料口和进料管被称为“流道”。树脂通过一系列设计好的通道被真空吸入增强材料中，从而实现纤维的浸润。成品零件的纤维含量可高达70%。目前的应用领域包括船舶、地面交通和基础设施部件。

树脂灌注在造船业中得到了广泛应用，因为它允许制造商一次性灌注整个船体、甲板结构和平面轮廓零件。但航空航天结构，另一类通常也是大型零件的群体，也正在采用VARTM工艺进行开发。

树脂灌注工艺的一种变体是使用两个袋子，称为双袋灌注，该工艺使用一个真空泵连接到内袋以抽出挥发物和夹杂的空气，另一个真空泵连接到外袋以压实层压板。波音公司(美国伊利诺伊州芝加哥)和美国国家航空航天局(NASA)以及小型制造企业均采用了这种方法，在无需热压罐的情况下生产出航空航天级层压板。 航空航天级质量也在俄罗斯原始设备制造商伊尔库特(Irkut)和制造商Aerocomposit(两者均位于莫斯科)为MS-21单通道喷气式客机开发的无热压罐(OOA)碳纤维增强复合材料(CFRP)机翼中得以实现。关键一步是FACC AG(奥地利里德因因克赖斯)凭借其专有的膜辅助树脂灌注(MARI)工艺开发出整体碳纤维增强复合材料机翼盒体，该工艺使用半透膜，能够实现一致且稳健的工艺，提供100%的浸渍率(无干斑或空隙)。OOA灌注技术也已应用于NASA太空发射系统(SLS- Space Launch System)计划的大型工装和结构件，所用树脂包括环氧树脂和双马来酰亚胺(BMI)树脂，而采用苯并噁嗪树脂的类似工作也在快速推进。

树脂膜灌注(RFI- Resin film infusion)是一种混合工艺，其中干态预成型体被放置在模具中树脂膜层的上方，或与多层树脂膜层交替叠放。在施加的热量、真空和压力作用下，树脂液化并被吸入预成型体，从而实现树脂的均匀分布，即使使用高粘度、韧性树脂，也能实现这一点，因为流动距离较短。

大批量成型方法

压缩模塑(Compression molding)是一种大批量热固性模塑工艺，采用昂贵但非常耐用的金属模具。当生产数量超过10,000件时，这是一种合适的选择。使用片状模塑料(SMC- sheet molding compound)—一种由两层厚树脂糊夹住短切玻璃纤维制成的复合板材材料—一套锻造钢模具可生产多达200,000件零件。为了形成板材，树脂糊从计量装置转移到移动的薄膜载体上。切碎的玻璃纤维掉落在糊状物上，第二层薄膜载体在玻璃上又覆盖了一层树脂。滚筒将板材压实，使玻璃纤维充分浸润树脂并挤出夹杂的空气。树脂糊最初具有糖浆般的稠度（20,000-40,000厘泊）；在接下来的三到五天里，其粘度会增加，板材变得像皮革一样(约2500万厘泊)，非常适合进行处理。

当SMC准备好进行模塑时，会被切割成零件展开图形切割，并按照料坯图案（铺层顺序）在加热模具（121°C至262°C）上进行组装。模具闭合并夹紧，施加24.5至172.4巴的压力。随着材料粘度降低，SMC流动以填充模具型腔。固化后，零件通过人工或内置顶出销脱模。

一种典型的低轮廓（收缩率低于0.05%）SMC配方，用于A级表面，按重量计由25%聚酯树脂、25%短切玻璃纤维、45%填料和5%添加剂组成。玻璃纤维/热固性SMC的固化时间为30-150秒，整体循环时间可低至60秒。其他等级的SMC包括低密度、柔性及着色配方。目前市场上的低压SMC配方使开放式模塑商能够以较低的资本投入进入闭模加工领域，同时实现近乎零VOC排放，并具备获得极高表面质量的潜力。

汽车制造商正在探索碳纤维增强片状模塑料(SMC)，希望在外车身板件和其他部件上利用碳纤维高强度、高刚度的重量比优势。新型增韧SMC配方有助于防止微裂纹现象—该问题曾导致喷漆过程中出现"爆漆"(表面凹坑，由烘烤固化时微裂纹中残留气体释放导致的排气现象引起)。

工业市场的复合材料制造商正自主配制树脂并内部加工SMC（片状模塑料），以满足特定应用中对紫外线、耐冲击和防潮性能的需求，同时表面质量的高要求也推动了定制化材料研发的必要性。

注塑成型是一种快速、大批量、低压、封闭式工艺，最常使用的是填充型热塑性塑料，例如添加了短切玻璃纤维的尼龙。然而，在过去20年里，BMC的自动化注塑成型已抢占了部分原本由热塑性塑料和金属铸造制造商占据的市场。例如，首款基于BMC的电子节气门控制(ETC- electronic throttle control)阀门(此前仅采用压铸铝制造)首次搭载于宝马Mini和标致207的发动机上，该阀门利用了由TetraDUR GmbH(德国汉堡)提供的特制BMC带来的尺寸稳定性，该公司是Bulk Molding Compounds Inc.(BMCI，美国伊利诺伊州西芝加哥)的子公司。

在BMC注塑成型过程中，柱塞式或螺杆式推杆将计量好的物料通过加热的料筒(在34.47-82.74 MPa的压力下)注入闭合的加热模具中。在模具内，液化的BMC会轻松地沿流道流入闭合的模具中。固化并顶出后，零件只需进行少量的精加工。注塑速度通常为1至5秒，某些多腔模具每小时可生产多达2000个小零件。

具有厚截面的零件可以使用BMC进行压缩模塑或传递模塑。传递模塑是一种闭模工艺，其中将一定量的BMC放入带有通往模具型腔流道的料筒中。活塞将材料压入型腔，在热和压力下使产品固化。

混合注塑/热成型是汽车行业通过混合塑料和复合材料工艺追求短模周期(<2分钟)任务的一个例子。SpriForm——由HBW-Gubesch热成型公司(德国Wilhelmsdorf)开发并在由江森自控(JCI，德国Burscheid)主导的CAMISMA汽车座椅靠背项目中使用的一种工艺—对由碳纤维(CF)增强聚酰胺12(PA12)有机片材制成的定制坯料进行预热，在匹配的金属模具和工具中进行压缩成型，然后注射成型一种30%短切玻璃纤维增强PA12复合材料，填充模具型腔，从而形成完全包覆的边缘以及肋条和其他功能部件。该工艺利用两台机器人即可轻松实现自动化，与钢制座椅靠背相比，可实现40-50%的减重，且每减重1公斤的增量成本不足5美元。尽管连续碳纤维/PA12胶带提供了定制化的刚度和强度，但成本较低的注塑成型材料占到了座椅靠背质量的一半。该一步成型工艺耗时约90秒，可生产出无需二次加工的几何细节丰富的部件。有机板材预成型件的基底层是由回收碳纤维(RCF- recycled carbon fiber)制成的PA12浸渍毡，这也是降低部件成本和碳足迹的一种方式。

纤维缠绕(Filament winding)是一种高度自动化且可重复的连续制造方法，材料成本相对较低。一个称为芯模的长圆柱形工具水平悬挂在两端支撑之间，同时"头部"——纤维施加装置——沿着旋转芯模的长度来回移动，以预定配置将纤维铺放到工具上。现有计算机控制的纤维缠绕机，配备2至12个运动轴。

在大多数热固性应用中，纤维缠绕设备使纤维材料在接触芯模前先通过树脂"浴槽"。这被称为湿法缠绕。但有一种变体使用预浸料，即预先浸渍树脂的连续纤维。这消除了现场树脂浴槽的需求。在稍有不同的工艺中，纤维无需树脂即可缠绕(干法缠绕)。然后将干燥形状用作另一种成型工艺(如RTM)中的预成型体。

经过烘箱或热压罐固化后，芯轴要么保留在原位成为卷绕部件的一部分，要么通常会被移除。整体式圆柱形或锥形芯轴通常形状简单，可使用芯轴拔出设备将其从部件中拉出。部分芯轴，尤其是用于更复杂部件的芯轴，由可溶性材料制成，可通过溶解并冲洗的方式从部件中取出。还有一些芯轴是可折叠的，或由多个零件组成，便于拆解后分块取出。纤维缠绕制造商通常会对市售树脂进行“微调”或稍作修改，以满足特定的应用需求。部分复合材料部件制造商还会自行研发树脂配方。

在热塑性纤维缠绕工艺中，所有材料均以预浸料形式存在，因此无需树脂浴。材料在缠绕到芯模上时进行加热——这一过程被称为“在线固化”或原位固化。预浸料在单一连续操作中完成加热、铺放、压实、固化和冷却。热塑性预浸料消除了热压罐固化（降低了成本并突破了尺寸限制），降低了原材料成本，且由此制成的零件可重新加工以修正缺陷。(编译者注：原文用curing-固化。对于热塑此处应该用consolidation-固结)

纤维缠绕工艺能制造出具有卓越圆周或"环向"强度的零件。该工艺应用最广泛的单一产品是高尔夫球杆杆身，其余主要业务还包括钓鱼竿、管道、压力容器和其他圆柱形零件。

拉挤(Pultrusion)成型工艺与RTM类似，数十年来一直与玻璃纤维和聚酯树脂配合使用，但近10年来该工艺在先进复合材料领域也获得了应用。这种相对简单、低成本的连续工艺过程中，增强纤维（通常为粗纱、丝束或连续毡）被牵引通过加热树脂槽，然后在经过一个或多个成型导向装置或衬套时形成特定形状。材料随后通过加热模具，在此定型并固化。在下游进一步冷却后，成型的型材会被切割成所需的长度。拉挤成型工艺能生产出表面光滑的成品部件，通常无需后续加工。该工艺可生产出多种连续、一致的实心和空心型材，并可根据具体应用进行定制。

卷管(Tube rolling)成型是一种历史悠久的复合材料制造工艺，可用于生产有限长度的管材和棒材。它特别适用于生产直径较小的圆柱形或锥形管材，长度可达6.2米。直径达152毫米的管材可高效卷制。通常会根据零件需求，使用粘性预浸料织物或单向带。材料会预先按设计好的图案裁剪，以实现应用所需的铺层顺序和纤维结构。将裁片平铺在平面上，然后在施加压力的情况下用芯模在每片裁片上滚动，从而压实并去除材料中的多余体积。当滚动锥形芯模时——例如用于鱼竿或高尔夫球杆杆身—只有第一排纵向纤维会落在真正的0°轴上。因此，为了赋予管材弯曲强度，必须通过定期重新定位裁片来持续调整纤维的方向。

自动铺丝(AFP- Automated fiber placement)。纤维铺放工艺利用数控、多关节机器人铺放头，以高速将多根独立的预浸料丝束自动铺放在芯模上，可同时进行多达32根丝束的分配、夹持、切割和重新启动。最小切割长度（机器能铺放的最短丝束长度）是决定铺层形状的关键因素。纤维铺放头可安装在五轴龙门架上，也可改装到纤维缠绕机上，或作为交钥匙定制系统交付。市场上有配备双芯模工位的机器，可提高生产效率。纤维铺放的优势包括加工速度快、材料废料和人工成本降低、零件整合以及零件间的一致性提高。该工艺常用于生产具有复杂形状的大型热固性零件。

自动铺带(ATL- Automated tape laying)是一种更快速的自动化工艺，它通过连续铺设预浸带而非单丝束来成型零件。该工艺常用于具有高度复杂轮廓或角度的零件。铺带工艺具有高度的灵活性，允许工艺中断和方向轻松改变，并且可以适应热固性和热塑性材料。其头部包含带卷、卷绕装置、卷绕导轨、压实鞋、位置传感器以及带材切割器或分切器。无论哪种情况，头部都可能安装在多轴关节机器人的末端，该机器人围绕正在铺设材料的模具或芯模移动；或者头部可能安装在悬挂在模具上方的龙门架上。或者，模具或芯模可以移动或旋转，以便头部能够接触到模具的不同部位。带材或纤维以“道-courses”的形式铺设到模具上，“道-courses”由任意长度和任意角度的一行材料组成。多道工序通常会同时应用于某个区域或图案，并由机器控制软件定义和控制，该软件通过零件设计和分析得出的数值输入进行编程。计算机驱动的自动化设备的资本支出可能相当可观。

尽管ATL通常比AFP更快，且能在更长距离上铺设更多材料，但AFP更适合短距离铺设，并能在曲面结构上更有效地铺设材料。这些技术源自机床行业，在即将推出的波音787“梦想客机”和空客A350 XWB的机身、机翼蒙皮、机翼翼盒、尾翼及其他结构的制造中得到了广泛应用。ATL和AFP也被广泛用于生产F-35“闪电II”战斗机、V-22“鱼鹰”倾转旋翼运输机以及各种其他飞机的零部件。最新的装备趋势是同时支持AFP和ATL，通过更换可对接的头部组件，能在几分钟内实现两者之间的切换。另一个发展方向是利用高性能热塑性材料，追求无需热压罐(OOA)的主承力CFRP飞机结构。空中客车(法国图卢兹)正与FIDAMC(西班牙马德里，由MTorres（西班牙纳瓦拉)支持)以及Technocampus EMC2（法国南特，由Coriolis Composites SAS(法国奎文)支持)合作，开发通过自动化设备进行激光铺放和原位固化的加筋机身蒙皮壁板。FIDAMC和MTorres在2014年JEC展会上宣布，其碳纤维/聚醚醚酮(PEEK)机身壁板实现了35-40%的基体结晶度，且固结度(DOC- degree of consolidation)已足够高，无需后续的热处理、真空袋或热压罐加工。实时温度控制正被整合到设备中。材料由Cytec(氰特)Aerospace Materials HQ(美国新泽西州伍德兰公园)和Toho(帝人)Tenax Europe GmbH(德国伍珀塔尔)提供。

直径25毫米至356毫米的管道离心铸造(Centrifugal casting of pipe)工艺是替代纤维缠绕法制造高性能耐腐蚀管材的另一种选择。在铸造管道中，0°/90°编织玻璃纤维同时为整个管壁提供纵向和周向强度，与多轴向玻璃纤维缠绕管相比，同等壁厚下能带来更高强度。铸造过程中，环氧树脂或乙烯基酯树脂被注入以150G离心旋转的模具，渗透包裹在模具内表面的编织纤维层。离心力推动树脂穿过纤维层，在管道外表面形成光滑光洁度，同时泵入模具的过量树脂会形成富含树脂的耐腐蚀耐磨损内衬层。

如今，纤维增强热塑性零件也可以通过挤出工艺生产。突破性的材料和工艺技术已开发成功，利用长纤维玻璃增强热塑性(ABS、PVC或聚丙烯)复合材料，生产出型材，为办公家具、家电、半挂车和体育用品中使用的木材、金属及注塑塑料部件提供了一种坚韧且低成本的替代方案。过去十年间，挤出热塑性塑料/木粉(或其他添加剂，如韧皮纤维或粉煤灰)复合材料的巨大市场已悄然兴起。这些木塑复合材料，或称WPCs- wood plastic composites，被用于模拟木制甲板、壁板、门窗框和围栏。

增材制造

也被称为3D打印，这种更近期的复合材料部件生产形式源于降低产品开发中设计到原型阶段成本的努力，特别是针对耗材、耗工且耗时的模具制造领域。增材制造是20多年前引入的快速原型概念发展中的一个飞跃——这是一系列相似但独立开发的增材制造技术的集合—即通过一系列名义上的二维横截面层的专用材料，自动组装出三维(3D)物体的过程。

所有增材制造技术均始于计算机辅助设计(CAD)图纸。实体模型CAD数据通过专用软件转换为一种文件格式，该格式将三维表面表示为平面三角形的集合。随后，使用额外的、通常是专有的软件将这一虚拟图像“切片”为极薄的二维横截面图案。这些层数据用于指导增材制造设备，通过“堆叠”二维切片来构建三维实体模型。

如今，有五种增材制造方法正在使用：

立体光刻(SLA- Stereolithography)于1986年获得专利，是第一种完全商业化的快速原型技术，至今仍是最广泛使用的技术。在SLA工艺中，零件模型是在一个平台上构建的，该平台位于装有液态光固化聚合物(通常是环氧树脂或丙烯酸树脂)的容器表面下方。一台低功率紫外线(UV)激光器，根据预先创建的CAD切片数据进行编程，使用其高度聚焦的紫外光束描绘出零件的第一层，扫描并固化切片轮廓边界内的树脂，直到整个切片横截面区域都固化成固体。然后，升降机将平台逐步降低到液态聚合物中，深度等于切片厚度，刮刀在固化的层上重新涂覆液态聚合物。激光随后在第一层上方描绘出第二层。该过程会重复进行，直至零件完成。根据零件的几何形状，在构建过程中可能需要在零件内部构建机械支撑结构以容纳液体。零件从料槽中取出后，需移除支撑结构，然后将其放入紫外线烤箱中进行进一步固化。

熔融沉积建模(FDM- Fused Deposition Modeling)是最广泛使用的增材制造(AM- Additive manufacturing)工艺之一。FDM使用ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚碳酸酯和其他以韧性著称的树脂来构建零件。当零件耐用性至关重要时，通常会选择FDM。

FDM通过逐层构建来制造三维物体。塑料丝从线轴上解绕，为加热的挤出喷嘴提供材料，喷嘴控制材料的流动。喷嘴安装在机械平台上，可以进行水平和/或垂直移动。喷嘴在平台上移动，平台上涂有支撑材料，喷嘴沉积出一条细薄的挤出塑料。对于ABS，该层的厚度通常为0.25毫米/0.010英寸，这大致定义了FDM零件可以保持的公差。连续挤出的层与前一层粘合，随后立即硬化。整个系统位于一个温度略低于塑料熔点的腔室中。零件从腔室取出后无需进行后处理。

激光烧结(LS- Laser Sintering)技术由位于美国得克萨斯州奥斯汀的DTM公司于20世纪80年代末开发。该技术于2001年被3D Systems公司收购。与立体光刻技术类似，3D的选择性激光烧结(SLS- Selective Laser Sintering)工艺利用CO2激光的热量，以粉末而非液态形式处理多种材料，包括尼龙以及玻璃纤维或碳纤维增强尼龙。在一个约相当于印刷店复印机大小的封闭装置中，CO激光器和镜面反射系统安装在构建平台或基座上方，该平台或基座用于支撑零件。一个滚筒在基座表面铺上一层薄薄的粉末材料，然后镜面系统将激光束导向粉末层。当光束在材料上来回扫描时，激光会开关，选择性地烧结粉末（将粉末颗粒加热至熔融或融合温度），形成与转换后的CAD文件中截面切片大小和形状完全相同的图案。随后，基座下降一层的厚度，另一层粉末被滚压在冷却并已固化的第一层上，烧结过程重复进行，将第二层与第一层粘合。该过程以0.08毫米至0.15毫米(0.003英寸至0.006英寸)的厚度逐层重复，直至零件完成。

数字光处理(DLP- Digital Light Processing)技术由美国得克萨斯州奥斯汀的德州仪器公司开发，支持由EnvisionTEC(美国密歇根州费尔戴尔)开发的一系列计算机辅助建模设备(CAMOD- Computer Aided Modeling Devices)。这项技术与立体光刻平台类似，均使用光固化树脂，但据报道其处理速度更快(约每小时25毫米/1英寸)，采用连续加工工艺(而非逐层堆积)，具体涉及掩模投影技术，即通过将整个图像投射到液态光聚合物浴中，而非使用点能量源扫描逐层施加的粉末或液态树脂，或通过沉积材料层并施加热量。此外，连续构建技术消除了基于分层的增材制造所特有的可见且可触摸的阶梯状零件表面。EnvisionTEC的Perfactory Xede机器使用单个或多个基于DLP的投影仪，在相对较小的457×304×508毫米(18×12×20英寸)构建空间内生产多个零件。据报道，成品零件具有与工程塑料(如ABS、高密度聚乙烯或聚丙烯)相同的性能。

3D打印是进入该市场的最新技术，于2007年底首次亮相，当时Objet Geometries(以色列雷霍沃特)推出了其Connex500 3D系统，该系统通过喷射连续的材料层来构建3D零件。该系统设计用于同时打印一种或两种构建材料，基于Objet的PolyJet Matrix打印技术，这是大多数人熟悉的喷墨技术的高级版本。用于Connex的Objet Studio软件管理整个过程，利用转换后的CAD数据创建打印文件。

在运行过程中，系统将一种或两种材料输送至连接PolyJet Matrix区块的专用液体系统，该区块包含八个打印头，每个打印头包含96个喷嘴。每种材料都配有两个完全同步的打印头，其中包括一种易于移除的水溶性凝胶状支撑材料。

这些工艺最初旨在并仍能帮助零部件设计师和工程师绕过原型模具的需求，使他们能在几小时内制作出原型，以评估形状和适配特性，且在某些情况下，这些原型可作为测试件使用，例如用于风洞测试以评估零部件的空气动力学性能。然而，设计师们意识到，增材制造系统也具备生产最终零部件的潜力。

熔融沉积建模已成为纤维增强塑料零部件生产应用中最常用的方法。

安全与环境保护

制造商和原始设备制造商在生产及处理复合材料时，必须解决健康、安全与环境问题。他们维持安全工作场所的方法包括定期培训、严格遵守详细的处理程序、保持最新的毒性信息、使用防护装备（手套、围裙、除尘系统和呼吸器），以及制定全公司的监控政策。供应商和原始设备制造商正致力于通过重新配制树脂和预浸料，并改用可分散于水的清洁剂，来减少高挥发性有机化合物(VOCs- volatile organic compounds)的排放。

美国环境保护署(EPA)继续加强其要求，以满足国会于1990年通过的《清洁空气法修正案》的规定。具体而言，该机构的目标是减少有害空气污染物(HAPs- hazardous air pollutants)的排放，这是一份包含约180种挥发性化学物质的清单，这些物质被认为存在健康风险。树脂中使用的一些化合物以及在固化过程中释放的化合物含有HAPs。2003年初，EPA针对复合材料行业颁布了专门法规，要求采用最大可实现控制技术(MACT- maximum achievable control technology)进行排放控制。这些法规于2006年初生效。

原文，《Materials & Processes: Fabrication methods》2022.6.18更新， 2016.3.23发布

杨超凡